沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响

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1、2007年6月农机化研究第6期沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响叶子良刘荣厚郝元元王远远沈飞武丽娟上海交通大学农业与生物学院生物质能工程研究中心上海201101摘要采用新鲜的猪粪为原料以崇明前卫村沼气池中正常发酵的沼液为接种物利用自制的小型沼气发酵装置开展了沼气发酵的实验研究结果表明使用驯化过的接种物有利于提高沼气产气量和产气中甲烷的含量并能最大限度地保留沼液中的营养成分通过上述研究为沼气的工业生产和市场化运作打下了一定的理论基础关键词农业工程沼气发醇接种物试验研究厌氧发酵中图分类号S216.4文献标识码A文章编号10

2、03188X(2007)06008204[4]少了农民经济收入1世界能源危机与沼气的综合利用1.2沼气综合利用的广阔前景1.1世界能源危机生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源当今社会人类正面临着巨大的能源与环境的压目前我国生物质能的资源包括农作物秸秆林业[1]力能源是社会经济持续发展的动力是人类赖及木材加工废弃物畜禽养殖业粪便工业有机废以生存的基本条件也是人类文明的物质基础石水和城市生活垃圾等生物质能具有资源丰富含油天然气和煤是当今能源消费的主体随着现代[2]碳量低的特点加之在其生长过程中吸收大气中的工业的发展其需求量

3、将越来越大而人们的过度需求加快了其耗竭速度按目前的开采速度或CO2因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减许至多再过四五十年石油将消耗待尽殆天然气轻温室效应和促进生态良性循环而且可替代部分的好景也不长煤的贮量较为乐观但最终也不过石油煤炭等化石燃料成为解决能源与环境问题[3]几百年的时间的重要途径沼气就是利用畜禽养殖业粪便和工业在我国能源结构不合理过分依赖煤炭污有机废水进行厌氧发酵或者将城市生活垃圾填埋而染严重以及能源利用效率低已经成为制约国民经济得到的一种可再生能源是生物质能利用的重要途发展的主要瓶颈国家发展和改革委员会

4、的数据表径之一明我国已成为世界第二大能源消费国2003年[5]沼气的价值和用途主要包括:一是沼气是一我国能源消耗总量为16.8亿t标准煤其中煤炭占[6]种热值较高的气体燃料二是沼气的综合利用是67.1%原油占22.7%天然气占2.8%可再生能源沼气用途的另一个重要方面三是沼气的价值和用占7.3%途还体现在它的生态效益和社会效益方面四是沼目前农村生活用能存在结构不合理品质不气燃烧发电高设施落后和浪费严重的问题致使农村能源供求矛盾有增无减大部分农村仍以秸秆薪柴和畜2厌氧发酵原理粪直接燃烧作为主要用能方式约占60%~70%而有

5、机物的厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷商品能源新能源及可再生能源只起补充和替代作[7,8]两个阶段而对于不溶性有机物(有机垃圾)一用这种不合理的用能结构直接制约着农村养殖业[8,9]般可认为在上述两阶段之前多一个水解阶段的发展又使本该回到生态系统中参与能量和物质水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌脂循环的有益原料白白烧掉了导致了土壤肥力不断肪分解菌蛋白质水解菌它们在水解酶的作用下下降生态环境进一步恶化增加了生产成本减转化产生单糖肽或氨基酸脂肪酸和甘油产酸收稿日期2006-09-26阶段起作用的细菌是产乙酸细菌在包内酶的作

6、用基金项目上海市科委重大科技攻关项目05dz12010下转化产生挥发性脂肪酸醇类氢和二氧化碳作者简介叶子良1983-男上海人学士产甲烷阶段是甲烷菌以H2CO2乙酸和甲醇等C1通讯作者刘荣厚1960-男辽宁辽阳人教授博士生导师博士E-mailliurhou@sjtu.edu.cn类化合物为基质将其转化成甲烷其中H2CO2-82-万方数据2007年6月农机化研究第6期和乙酸是主要基质高温驯化的接种物让它们同时在高温的条件下发酵以观察菌种的驯化对发酵的影响3实验内容与方法4.1沼液pH值随发酵时间的变化本试验是结合上海市科委的

7、上海市重大科技攻不同接种物条件下沼液pH值随发酵时间的变关项目崇明岛生物质能循环型应用技术的研究与化如图1所示其发酵液浓度为6%接种物浓度为示范05dz12010来展开的本文所做的研究工作30%发酵温度为52振荡速度为115次/min是整个研究项目的一部分8.5本实验采用新鲜猪粪为发酵原料接种物取自8.0中温于崇明前卫村正常工作的沼气池中发酵沼液在玻7.5高温pH璃器皿中对猪粪进行堆沤然后放在密闭的锥形瓶7.0内进行发酵本实验采用上海交通大学生物质能中6.5581114心自制的小型沼气发酵装置用发酵瓶模拟厌氧消发酵天数/

8、天化池发酵瓶作为以一个生物反应器依靠微生物图1不同接种物条件下pH值随发酵时间的变化Fig.1pHvs.fermenttimeindifferent的代谢活动进行的发酵产沼气发酵瓶置于往复振inoculationconditions荡机内通过振荡来起到搅拌作用通过设定振荡中温接种物组和高温接种物组发酵液的初始机的温度

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